近年来,高效混合动力电力推进车逐渐投入到市场之中,用于解决现有的能源危机和环境污染问题。电力汽车的引入对电机的性能提出了更高的要求。比如,它要求电机小型化,重量轻,效率高。在各类永磁类同步电机之中,内置式永磁同步电机(IPMSM)是一种主要应用于驱动电机和混合动力推进车辆,如何提高其性能是目前研究的发展趋势。IPMSM的设计有了很多先前的经验可以用于效仿,但是依然有很多问题急需解决。通过改变转子结构,可以在相同的体积下,进一步提高功率密度,从而改进电机的性能和特性。本文提出了一种新型转子结构的内置式永磁同步电机。在转子永磁体材料用量相同的前提下,该结构所采用的阶梯形永磁体结构能够有效地改善气隙磁密波形,从而提高电机性能。为了得到阶梯形永磁体结构的设计参数,本文首先建立了新型转子结构电机的磁路模型,以气隙磁密基波和谐波畸变率为目标函数,对新结构电机进行优化设计。为了寻找适合电机设计优化的较好的优化方法,本文首次引入多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA)到电机设计优化问题,以电机的数学模型为目标函数进行迭代寻优,得到了电机的初选结构参数,为了验证MQHOA算法的优势以及可行性,本文对比GA与SA优化算法,对比结果显示MQHOA的优化性能略优于遗传算法与模拟退火算法。为了进一步弥补电机模型误差,本文采用田口法对上述结果进行进一步优化。田口法与其他局部优化设计方法不同,它可对多个目标进行优化设计,通过建立实验正交表,能以最少的实验次数分析得出多目标优化设计时各设计参数的最佳组合,是一种常用的局部搜索优化方法。为了进一步的研究永磁电机的性能,本文随后采用田口方法对该初始设计参数进行了优化,得到了最终的电机尺寸结构优化参数。最后,本文将该阶梯形永磁体结构的电机与传统一字形永磁体结构的电机进行了仿真性能对比,并且用有限元仿真软件验证了其正确性。结果表明该新结构电机能够提高气隙磁密波形正弦程度和基波幅值,降低谐波畸变率。